Eklemeli yığma modeli ile elde edilen kenevir sapı/PLA biyokompozit malzemenin bazı mekanik ve termal özelliklerinin incelenmesi - Çelik, Esra; Uysal, Mesut; Bursa Teknik Üniversitesi Biyokompozit Mühendisliği Anabilim Dalı; Lisansüstü Eğitim Enstitüsü (Bursa, 2023)
Bu çalışmada PLA malzemesinin gevrek doğasının iyileştirilmesi ve tarımsal atık durumunda olan kenevir sapının değerlendirilmesi amacı ile PLA ve kenevir ile biyokompozit filament oluşturulması hedeflenmiştir. Kenevir ve PLA arasındaki uyumun arttırılması amacı ile ayrı bir deney grubu oluşturularak maleik anhidrit ilave edilmiştir. Diğer gruba da gliserol eklenmiştir. Saf PLA ile üretilen filament ise kontrol grubu olmuştur. Kenevir katkısının PLA'nın mekanik ve termal özellikleri üzerine istatiksel olarak anlamlı bir etkisinin olup olmadığı gözlemlenmiştir. PLA ve kenevir unu belirlenen oranlarda karıştırılarak, PLA/kenevir unu/maleik anhidrit karışımında ise öncelikle kenevir unları MA ile tedavi edilmiş daha sonra PLA ile karıştırılarak etüvde bekletilmiştir. Etüvden alınan karışımlar öncelikle çift vidalı ekstrüderden geçirilerek düzensiz filamentler elde edilmiştir. PLA/kenevir unu/maleik anhidrit/gliserol karışımındaki gliserol ise karışım ekstrüdere verilmeden eklenmiştir. Elde edilen düzensiz filamentler granül hale getirilerek tek vidalı ekstrüdere beslenmiş ve üç boyutlu yazıcıda kullanıma uygun düzenli filamentler elde edilmiştir. Elde edilen filamentler ile üç boyutlu yazıcıda çekme ve eğilme örnekleri baskılanarak çekme ve eğilme deneyleri yapılarak mekanik özellikleri analiz edilmiştir. Bozunma sıcaklıkları için ise baskılama işlemi öncesi ve sonrası örneklere TGA analizi yapılmıştır. Biyokompozitlerin termal özelliklerinin incelenmesi amacı ile DSC analizi, biyokompozit içindeki fonksiyonel grupların incelenmesi amacı ile de FTIR analizi yapılmıştır. Saf PLA'ya kıyasla kenevir katkılı filamentlerin baskılama öncesi ve sonrası TGA eğrilerine bakıldığında kütlece %5, %10 ve %90 kayıplarının gerçekleştiği en düşük bozunma sıcaklığının ise gliserol katkılı biyokompozitte elde edildiği gözlemlenmiştir. Elde edilen biyokompozit filament grupları arasında DSC analizi sonucunda PLA'ya göre kristalinite oranının arttığı tek grup PLA+K03+MA+G olmuştur. PLA biyoplastiğine kenevir katkısınınn PLA'nın kırılganlığını azalttığı ve gliserol katkısı ile de daha sünek bir yapıya sahip olduğu SEM görüntülerinde gözlemlenmiştir. PLA ve PLA+K03 biyokompozitlerinde katmanlar arasında iyi bir arayüzey bağlantısının olduğu, buna karşın PLA+K03+MA ve PLA+K03+MA+G biyokompozitlerinde ara yüzey bağlantısının iyi olmadığı, kopma esnasında lif sıyrılmalarının olduğu gözlemlenmiştir. Üç nokta eğme deney sonuçlarına göre, malzemenin eğilme dayanımı kompozit içerisine sırasıyla kenevir, maleik anhidrit ve gliserol katkısı ile arttığı gözlemlenmiştir. Ancak, gruplar arasında eğilme dayanımında istatiksel olarak anlamlı bir farklılık yoktur. Malzemenin elastikiyet modülü PLA malzemesine bu dolgu ve uyumlaştırıcı malzemeler eklendikçe arttığı ama gliserol eklenmesi ile malzemenin elastikiyet modülünün azaldığı gözlemlenmiştir. Çekme deneyi sonuçlarına göre, biyokompozit içeriğinde meydana gelen değişikliklerin malzemenin çekme dayanımı üzerinde istatiksel olarak anlamlı bir etkisi yoktur. Elastikiyet modülü değerlerine bakıldığında PLA+K03+MA grubunun en yüksek değere sahip olduğu, PLA'nın en düşük değere sahip olduğu, istatiksel olarak ise PLA ile diğer üç grup arasında istatiksel olarak anlamlı bir farklılığa sahip olduğu görülmektedir. Sonuç olarak, PLA biyoplastiğine lignoselülozik bir malzeme olan kenevir katkısı ile malzeme özelliklerinde nicel olarak bir iyileşme gözlemlenebilmiştir. Çalışma sonuçları bu malzemeler ile yarı mamül ve nihai ürününü AR-GE çalışmalarında faydalı olacaktır.
Tez (Yüksek Lisans) -Bursa Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü,2023
Kaynakça: 85-92 sayfa
Keywords: Polilaktik asit; Biyokompozit